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计算机调试指南——静音和散热调试

 风起时想你751 2013-08-01

——目录——


前言

第一章-内部和外观检查

第二章-系统稳定性检查

第三章-静音和散热

第一章和第二章见《计算机调试指南——稳定性烤机测试》

  

第三章-静音和散热

        

    电脑噪音大小直接影响到使用感受,尤其是对于台式机用户。有些电脑工作时就像洗衣机脱水那么吵,这样不仅用得很痛苦,对计算机硬件(尤其是硬盘)的寿命也有影响。

        

    在选购配置时就应该考虑到静音这个因素,在3.4节(低功耗主机静音方案)和3.5节(高功耗主机的静音和散热调试)部分,我会做进一步说明。

        

    有一点要记住,电脑静音绝对不是“花XXX钱,买XX东西,就安静了”。

        


3.1 风冷散热的基本知识

        

3.1.1 理论知识

        

    散热良好是静音的前提,否则温度过高直接影响硬件的稳定和寿命。

        

    良好的散热反而可以降低噪音。举个例子,如果电脑机箱密不透风,那么里面的热量就会排不出去,散热器的风扇转速就会变高,噪音反而加大,而低速风扇并不会产生多大噪音,却能显著提升散热效果。所以,增强机箱散热对静音至关重要。

        

    计算机普遍使用风冷散热,在此我简要的概括一下风冷散热器的特点——什么因素对散热有影响、影响多大:

  

散热面积

起决定性的作用,增大散热面积能显著提升散热性能。但增加到一定程度以后受散热器制造工艺的制约(300元以上价位散热器才会考虑的问题)。

温差

冷风和散热器之间的温差,温差越大效果越好。

风速

吹过散热器的风速,当风速高到一定程度以后,散热效果提升就不明显了,所以没必要让风扇转得特别快。


    如果大家感兴趣的话,可以自己去搜索相关的文献,比如《风冷散热器选择的传热学基础》(简单)、《华为-热设计培训教材》(全面)、《风冷散热器技术浅析-风扇篇》等等,都是通俗易懂的文章。

        

    总之,在不更换散热器的前提下,合理安装->低转速的<-机箱风扇可以起到很好的散热效果。就以CPU散热器为例,机箱风扇能让更多的冷风吹入散热器/排出热风,增大散热温差。另一方面因为散热效率高了,CPU散热器的风扇就不需要保持很高转速了——多个低速风扇的噪音之和比一个高速风扇低(3.2.1节有说明)。          

        

机箱内硬件合理温度(通过AIDA64或Furmark等软件达到满载)


CPU满载

不高于70度,闲置状态不高于室温20度

硬盘

不高于室温20度

低功耗显卡满载(50-100W)

不高于70度,部分缩水卡可能达到80度。

中等功耗显卡满载(100-200W)

不高于80度,因卡而异,有可能接近90度。

大功耗显卡满载(200W )

不高于90度。

卡皇级别的显卡(300W )

不高于110度。


3.1.2 机箱风扇的作用



    需要注意的是:大部分机箱出厂时不自带后面的排风扇,不管是电源上置机箱还是目前流行的电源下置机箱。所以在购买机箱时还应该额外购买1个机箱风扇。机箱排风扇可以有效的降低机箱内部温度,有助于降低CPU散热器的风扇转速。对于电源上置机箱,更有必要安装排风扇,否则电源长期吸热风影响寿命。      

        

而这些机箱风扇,没必要让其满转速运行,只要能让机箱内部空气流通,就能起到很好的散热效果,有利于静音。

        

    如何降低风扇转速,见3.3减噪方案。

        


3.2 基本概念与噪音源识别


3.2.1 基本概念

        

    这部分内容是搞好电脑静音的基础,基本概念都是现成的理论知识,相信大家了解以后会对电脑的静音改造有一些思路。

        

    人耳对噪音大小的感受,是基于声音的相对变化而非绝对的变化。而“分贝数”这种对数标度正好能量化人耳对声音的反应。我们都知道60个苹果加60个苹果,等于120个苹果。但是,这并不适用于以分贝来表示的声音。事实上,60分贝加60分贝只等于63分贝

        

    对于电脑来说,一个高速风扇产生的噪音远高于若干低速风扇的噪音之和。如果电脑中的某一个硬件不能安静运行,其他硬件即使不产生噪音整台电脑也会很吵。

        

    因此,我们有必要找出噪音高的硬件,并采取有针对性的措施减噪。

        

3.2.2 噪音源识别

        

    电脑中可能产生噪音的硬件如下:


硬件名称

噪音大的可能原因

CPU散热器风扇

BIOS里未打开自动调速功能or CPU功耗相对散热器来说较高

显卡散热器风扇

风扇默认转速较高or显卡功耗太高

机箱风扇

风扇默认转速较高(未采取减速措施)

电源风扇

风扇默认转速较高or电源高负载运行or电源温度高(机箱散热差)

硬盘

硬盘自身噪音大or硬盘在机箱内共振


如果感觉自己的电脑吵,建议打开机箱,听一听到底是哪个硬件最吵,这样才能采取相应的措施。

        

    在鉴别噪音源时,硬盘可以取出机箱,放在垫了书的平稳桌面上,这样可以排除共振因素。另外第二章提到了用各种软件使CPU或显卡满载,可以先让CPU满载、显卡闲置,然后再让显卡满载、CPU闲置,鉴别噪音源。机箱风扇可以先不接电。

        


3.3 减噪方案

        

    3.2.2的表格列出了噪音大的可能原因,有些原因是无法通过调试来解决的。比如说买200W以上功耗的显卡就别指望多安静了,或者电源自身就是比较吵的那种类型(服务器电源),碰到这种情况无能为力(显卡换散热器就没保修了)。

      

   

让风扇降低转速的方式如下:


风扇调速器

价格贵,功能强,通过电压调节降低风扇转速。

风扇减速线

在风扇电源线上串联电阻,便宜,但无法准确控制转速。

接电源5V

电源线:5V-红,12V-黄,地线-黑,用大4D口的5V供电可以显著降低风扇转速,但是最好不要用12V-5V=7V的方式来供电。

更改主板风扇转速策略

部分主板可以调整风扇转速策略,见主板说明书。

调整显卡风扇转速

显卡控制台软件礼调整风扇转速策略。效果可能不明显,改动过大时有风险。



各尺寸风扇较安静时的转速(不超过硬盘正常工作时的噪音),个人感受。


风扇尺寸

静音转速

备注

8cm

1500rpm

Intel原装风扇

9cm

1000rpm

低端9cm风扇

12cm

800rpm

高尔夫扇

18cm

450-500rpm

银欣AP181风扇


控制减弱噪声的方法:

        

1、在声源处减弱噪音。(减振)


2、在传播途径中减弱噪音。(隔音)


3、在人耳处减弱噪音。(很无奈的戴上耳机)

  

3.3.1 如何在声源处减弱噪音(减振)

     

硬件名称

噪音大的解决方案

CPU散热器风扇

BIOS里打开自动调速功能(静音的前提)or更换更高档的散热器

显卡散热器风扇

增强机箱通风

机箱风扇

让风扇减速运行

电源风扇

增强机箱通风

硬盘

硬盘减震or机箱采取隔音措施


由上表可知,除硬盘外,降低噪音的关键就是降低风扇转速、增强机箱通风。这两者看似矛盾,但是如果能找到一个静音-散热的平衡点,就能做到“噪音不大、散热又好”。

        

(a)降低风扇转速。

      

    由上图可见,只要能保证硬件长时间满载时温度也不高,就足够了。没有必要为了过分降低硬件温度而增加风扇转速。而且风扇转速增加后散热效率会降低,温度下降变得平缓。(风冷散热器的特点)

        

    总之,对于CPU风扇和机箱风扇,我们可以人为的降低它们的转速,在保证温度不是特别高的前提下显著降低噪音。

        

(b)避免共振、降低硬盘噪音。

        

    硬盘共振常见于薄皮或设计得不好的机箱。解决硬盘共振要依照实际情况。事实上很难通过调试来解决。而且机箱内风扇噪音降低到一定程度以后,硬盘正常工作时的噪音就会很明显了,部分硬盘可能由于盘片动平衡做得不好,正常工作时的声音(非寻道噪音)都很大。

        

    我能想到的唯一解决方案就是把硬盘用“硬盘散热器”包裹起来,放置在光驱位,比如用Smart Drive或者九州风神 Ice Disk 100这类产品,散热效果不明显但降噪能力优秀。另外,3.5寸7200rpm硬盘的噪音,明显高过5900/5400rpm的硬盘。对噪音非常敏感的人可以考虑用笔记本硬盘或SSD 低转速硬盘。

        

    降低风扇的振动,可以使用风扇自带的软质胶钉,或者用细线把风扇悬吊起来(不常用),这样能避免共振。有些低端风扇的动平衡做得不好,正常工作时噪音较大,但是转速低时这种噪音并不明显。高端风扇跟低端风扇比,动平衡做得好,轴承转动声音也小,但是转速高了以后风噪很大,这种气动噪音无法减弱。

        

3.2.2在传播途径中减弱噪音(隔音)

        

    一些以静音为卖点的机箱,通常内部都带有吸音棉——用易吸收能量的物质消耗声波的能量,达到吸音减噪的目的。其机理与建筑物使用隔音毡类似,都是在声音的传播途径中减弱噪音。

        

    吸音棉不影响散热,因为计算机内的热量主要以热对流形式排出,机箱外壳对散热几乎不起作用。

        

    但是以“静音”为卖点,带吸音棉的机箱通常在结构上偏封闭,这样不利于空气的流通。在3.1节——风冷散热的基本知识中我提到:如果机箱通风不好,造成散热器风扇转速提高,反而不利于散热。        

      

    以ANTEC P183、NZXT H2、Corsair550D和酷冷清风侠为例,偏封闭式的机箱如果不打开前门的话,只能从两侧进气。这样不利于高功耗平台的散热(我自己用的SG06也是,两侧进气,风量很小)。但是配置功耗不高的话,这类机箱倒是能做到既不影响散热,又能有效隔音——尤其是对于硬盘多但功耗不高的平台。

        

    另外ANTEC-P183顶部有个大尺寸风扇,如果不调速的话噪音较大,这就是很多人反映“买了P183,噪音反而大了”的一个主要原因。

        

    最后,隔音棉能起多大作用我并不确定,虽然自己的机箱也带隔音棉,且安装侧板后噪音确实减弱了,但是这并不能证明是隔音棉的作用。那些“静音”机箱的一个共同点就是——用料都不错,起码板材好能避免共振。对于500元以内的机箱,主要看重板材、结构、做工。



3.4 低功耗主机静音方案

        

    典型的低功耗主机:双核CPU(65W),300W以下电源,一块机械硬盘,集显或独显功耗不超过100W(至多HD6750级别)。

    这类平台静音调试很容易,因为不会出现静音跟散热相矛盾的情况。

        

(1)BIOS里CPU风扇的自动调速功能打开。

        

这点是最重要的,很多新手都不知道散热器风扇能自动调速,以为换更好的散热器就能安静——不开自动调速,换再贵的散热器噪音也小不了。


  

Intel正品原装散热器,1500rpm的转速已经很安静。除非不计成本的使用无机械硬盘 纯被动散热的平台,否则65W的CPU用太好的散热器。

AMD原装散热器我没用过,不清楚。

        

(2)机箱风扇要装好(见3.1.2-机箱风扇的作用)

        

    一个低速的机箱风扇可以保证机箱内各硬件有一个低温环境,对延长硬件寿命有益,而且低温环境有助于让散热器风扇低速运行。

        

(3)硬盘不要共振


    机械硬盘在薄皮机箱内确实很难避免共振。即使不共振,机械硬盘自身的噪音也是低功耗平台静音的瓶颈。在选购机箱时尽可能选择板材较好的,有些板材好的机箱一样硬盘共振,对于这种情况只能去买那些硬盘减振产品了。

        

    如果对静音要求很高,又不想用SSD,可以考虑低转速硬盘,比如HTPC里用2.5寸5400rpm的硬盘就很合适。

        

(4)电源选择安静的

        

    一般电源在50%负载以下,都是很安静的,比如说航嘉、长城那些大风车电源。而且集显平台也很难让电源超过50%负载。      


    独显平台满载时电源噪音会增大,但同时显卡自身噪音也随之增大,这样过分要求电源的静音就没必要了。选择更高一级的电源,确实能做到功耗高了以后更安静,相应的也要多花钱。一般带独显的低功耗平台用200-260元钱的电源是比较合适的。

        

(5)独显别选太缩水的


    有些超低价显卡为了节省成本,在散热器上缩水,这样即使显卡功耗不高,满载时噪音也会较大。部分超缩水显卡甚至没有风扇调速功能。

      

    在选购时就要尽可能避免购买这些产品,除非不考虑静音因素。单买一个稍好些的显卡散热器也要近百元。



3.5 高功耗主机的静音和散热调试

   

    典型的高功耗主机:95W/125W的CPU,160W以上的独显(GTX460以上),400W以上电源。

    高功耗主机在静音和散热上是互相矛盾的,仅仅用我以上所介绍的“风扇调速 硬盘减振”是不够的。


    在机箱风扇适当降速、硬盘不共振的前提下,高功耗主机通常使用“超规格的CPU散热器 用料好的显卡 高档电源”来做到静音。


    CPU散热器使用较贵的(散热面积大、工艺好),这样才能保证散热器风扇转速不高。


    显卡则选用散热器体型尽可能大的非公版产品,一般比其他产品要多花至少百元。


    电源只能选择以静音为卖点的产品,仅仅是选择大瓦数的电源是不够的,因为个别电源低负载的噪音也不小。普遍来说只有转换效率高且内部用料好的电源,才能做到静音,但这些电源都是不便宜的,绝对不会出现“大瓦数性价比”产品。部分400W电源能做到300-350元保证输出合格且不吵,500W以上的好电源可就贵了。

好货不便宜



    总体上,考虑了静音因素而组装和调试的平台,能做到低负载很安静,高负载噪音也能接受。


    在机箱的选择上,开放式机箱还是封闭式机箱哪个更静音没有定论。


            


    选择两个极端案例:ANTEC Lanboy air 和 P183。Lanboy air通风肯定好,但是P183又能起到隔音作用。

  

    有不少人反映“静音机箱噪音大”是因为他们根本没想过让风扇减速,我推测P183这类机箱在风扇低转速的情况下不至于大幅影响内部硬件散热。除非用200W以上功耗的显卡,那样的话就必须把散热性能作为第一选择。而这种封闭式的设计能有效隔绝内部噪音。

  

    通风特别好的机箱在极端情况下能做到纯被动散热,以牺牲性能、超高成本为代价。我自己的i3 HD5770 无风扇电源平台,只能非常勉强的做到纯被动散热。

  

    总之,机箱类型对于高功耗平台静音的影响,因为缺乏实际案例而无法做定论。

                     


总结

    保证散热前提下的静音,主要是通过降低风扇转速来实现的,只要硬件满载温度不高,就可以进一步降低风扇转速。同时优先处理机箱内噪声最大硬件是整个平台静音的关键。适当采取隔音措施,也能得到一定效果。整个调试过程需要花时间,绝不是“买来就用”。


    如果机箱噪音不特别大(噪音太大也许是出故障了)且空间允许,放得离人远些也很有效,比如说根据USB延长线的相关标准,延长5m也能用,这样可以依靠距离和相隔的家具来让噪音衰减。



[ 本帖最后由 jjsh123 于 2012-5-21 16:13 编辑 ]

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